GPS技術在測繪工程中的應用分析

張 穎

（貴州省地質礦產勘查開發局一一二地質大隊，貴州 安順 561000）

大方縣位于貴州省西北部，隸屬于畢節市，縣城距省會貴陽市150 km，全縣面積約為3 500 km2。大方縣自然資源局提供24 個規劃鄉鎮內進行1∶500地形圖測繪的區域信息，本期控制測量在相應區域布點。根據需要，測圖面積不小于1 km2時，每個鄉鎮布設3～4 個全球定位系統（GPS）四等網點。本測區測圖面積小于1 km2，因此直接布設一級控制點與二級控制點。根據測圖以及后續規劃定線、工程放樣等需要，采用GPS 結合全站儀的測量模式[1-2]，應在測圖區域每平方千米布設16 個一級控制點與二級控制點。然后，據此布測一級圖根控制網與二級圖根控制網。GPS 工作原理如圖1所示。

圖1 GPS 工作原理

1 GPS 技術的應用特點

1.1 測繪速度快

在現代信息技術支持下，GPS技術得到很大發展，廣泛應用于測繪工程。傳統測量技術缺點比較明顯，測量時間較長，投入的人力、物力較大，測量數據處理比較煩瑣。在進行動態測量作業時，測量技術人員可在幾分鐘內完成測量定位及數字化處理。為了提高工作效率，測繪人員開始全面運用GPS 技術。測繪單位可建立測繪標準，實現監控網絡的全覆蓋，提升測繪效率。

1.2 操作便捷

當前，科學技術迅速發展，各種測繪軟件的信息化與智能化水平不斷提升，GPS 接收機技術日漸成熟，從而實現自動化、信息化與智能化。GPS 技術的發展為測繪人員提供便利，使儀器操作變得更簡單、更方便、更快捷，從而實時采集數據。

1.3 經濟性好

在測繪工程中，與傳統測量技術相比，GPS 技術顯示出更為強大的應用功能[3-4]。運用GPS 技術進行定位測量，其測量時間短，工作效率高，測量數據精準。GPS 技術的應用可大大減少人力物力投入，降低測繪成本。

2 數字地形圖測繪要點

項目1∶500 地形圖的基本等高距為2.0 m，采用40 cm×50 cm 的矩形分幅，航拍區域面積為3.0 km2，共有1 個獨立測繪區。測繪區域編號為GS01，具體信息如表1所示。1∶500 地形圖測繪采用航空攝影測量成圖，采用自行采集的無人機低空航空攝影影像，航空攝影相機為索尼A6000 全畫幅數碼單反相機，鏡頭標稱焦距為25 mm，地面影像分辨率為5 cm。項目1∶500 地形圖測繪主要包括像片控制測量、像片調繪等外業工序和數字空中三角測量、數字線劃地形圖生產、其他4D 數字測繪成果生產等內業工序。

表1 項目1∶500 地形圖測繪區域信息

2.1 像片控制測量

項目1∶500 地形圖測繪的像片控制測量包括像片控制點技術設計、像片控制點外業測量、像片控制點數據處理、像片控制點資料整理與提供等作業工序。項目1∶500 地形圖測繪的像片控制測量信息如表2所示。項目像片控制點布設采用區域網方案設計，執行《低空數字航空攝影測量外業規范》（CH/T 3004—2021）[5]。為了避免測量人員現場選點或測量差錯，避免返工，像片控制點布設采用主輔雙點位設計，即在數字空中三角測量作業時一點作為控制點，另一個點作為檢查點。像片控制外業測量設備采用華測雙微M5 GNSS 接收機，測量方法為全球衛星導航系統（GNSS）-實時動態測量（RTK）技術，測量等級為五等。現場外業測量使用奧維互動地圖規劃作業路線，觀測人員現場詳細記錄像片控制點位置說明并在控制片上準確刺點。

表2 項目1∶500 地形圖測繪像片控制測量信息

2.2 數字空中三角測量

項目數字空中三角測量采用Inpho 8.0 軟件的ApplicationsMaster 模塊，主要包括影像數據預處理、構建區域網、自動內定向、自動選點和自動相對定向、多影像匹配自動轉點、控制點的半自動量測、絕對定向、攝影測量區域網平差等工序，作業執行《低空數字航空攝影測量內業規范》（CH/T 3003—2021）[6]、《數字航空攝影測量 空中三角測量規范》（GB/T 23236—2009）[7]。

3 無人機航拍技術應用

本項目采用無人機航拍技術進行低空航空攝影，UAV 航空攝影面積為68.5 km2。航空攝影相機為五鏡頭相機（型號賽爾102s V2），單鏡頭傳感器的有效像素不小于2 430 萬（像幅規格7 952×5 304），總像素不小于1.2 億，鏡頭標稱焦距為35 mm，地面影像分辨率為0.024 m。UAV 航空攝影范圍如圖2所示。UAV 航空攝影飛行平臺采用大疆經緯M300-RTK 系列無人機，無人機通過遙控器4G 網卡連接網絡RTK服務，獲取實時差分數據，機載GNSS 輔助航空攝影解算軟件為大疆智圖測繪版。結合航攝區域、航攝期間天氣、航空攝影設備等具體情況，根據大方縣馬場鎮規劃紅線，本項目劃分1 個航空攝影區，飛行作業3 架次，獲取影像14 225 張，航空攝影區基本情況如表3所示。

表3 項目航空攝影區基本情況

圖2 大方縣馬場鎮規劃紅線UAV 航空攝影范圍

4 結語

在測繪工程中，GPS 技術展示出方便快捷、數據精度高、接收數據快、測繪時間短、不受場地限制等特點，大大減輕測繪人員的工作強度，縮短工作時間，可高效地完成測繪任務。同時，可結合無人機航拍技術，制作三維視圖，建立空間立體圖像，更加直觀地反映測區地形地貌特點，更好地指導生產，為工程施工提供極大便利。為更好地服務測繪工程，測繪人員還需要關注軟硬件的升級、北斗衛星導航系統的應用。